内容正文:
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第1节 共价键模型
第1课时 共价键
基础过关练
题组一 共价键的形成与特征
1.(2025吉林白城一中月考)下列说法正确的是( )
A.所有的原子轨道都具有一定的空间取向,因此所有的共价键都具有方向性
B.某原子跟其他原子形成共价键时,其共价键数一定等于该元素基态原子的价电子数
C.基态C有两个未成对电子,所以最多只能形成2个共价键
D.1个N最多只能与3个H结合形成NH3分子,是由共价键的饱和性决定的
2.(2025北京丰台期中)氢气分子的形成过程示意图如下:
下列说法不正确的是( )
A.在①~⑤中,体系能量由高到低的顺序是①>②>⑤>③>④
B.由①到④,电子在核间出现的概率增大
C.由④到⑤,必须吸收外界的能量
D.两个氢原子的核间距从无穷远到0.074 nm的过程是成键过程,对外释放能量
题组二 极性键、非极性键
3.(教材习题改编)下列物质中,既含有极性共价键,又含有非极性共价键的是( )
A.CCl4 B.CO2 C.NH4Cl D.C2H4
4.(2025北京交通大学附属中学期中)共价键的极性越强,在化学反应中越容易断裂。下列反应产物不能用反应物中键的极性解释的是( )
A.+HCN
B.+NH3 +
HCl
C.CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
D.+H2 CH3CH2CH3
题组三 σ键和π键
5.(2025湖南常德开学考试)下列有关σ键和π键的说法正确的是( )
A.在某些分子中,化学键可能只有π键而没有σ键
B.当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键
C.π键的特征是轴对称,σ键的特征是镜面对称
D.含有σ键和π键的分子在反应时,σ键是化学反应的积极参与者
6.(2025河南平顶山月考)具有下列电子排布式的原子中,不能形成π键的是( )
A.1s22s22p63s23p4 B.1s22s22p3
C.1s22s22p63s1 D.1s22s22p2
7.(易错题)(2024山东大联考)下列关于σ键和π键的说法中,正确的是( )
A.σ键和π键都可以绕键轴旋转
B.气体单质分子中一定有σ键,可能含π键
C.HCHO分子中σ键与π键的数目之比为1∶3
D.键中σ键比π键重叠程度大,故键中σ键强于π键
能力提升练
题组一 共价键的综合考查
1.(2025山东聊城月考)已知P的价电子排布式为3s23p3,P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5,下列判断正确的是( )
A.磷原子最外层有三个未成对电子,故只能结合三个氯原子形成PCl3
B.PCl3分子中的P—Cl都是π键
C.PCl5分子中的P—Cl都是π键
D.磷原子最外层有三个未成对电子,但是能形成PCl5,说明传统的价键理论存在缺陷
2.(2025江苏宿迁第一次调研)某物质可溶于水、乙醇,熔点为209.5 ℃,其分子的结构简式如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该分子中含有极性共价键
B.该分子中σ键和π键的个数比为3∶1
C.该分子中原子最外层均达到8电子稳定结构的为C、N
D.该分子中的共价键按原子轨道重叠方式分为3种
3.(2025山东烟台阶段测试)设NA为阿伏加德罗常数的值,回答下列问题:
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为 ,π键数目为 。
(2)已知CO、CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为 。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料,燃烧时发生反应:N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1,若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键有 mol。
(4)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是 。
题组二 σ键和π键的判断与比较
4.(2025北京丰台期中)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.31 g白磷(P4)中含σ键数目为6NA
B.1 mol CH2CHCN中含有σ键数目为6NA
C.17 g H2O2中含π键数目为0.5NA
D.16 g S8中含S—S键数目为NA
5.(2025广东东莞中学模拟)氯及其化合物的“价—类”二维图如下所示。下列说法错误的是 ( )
A.a物质的s-p σ键电子云图:
B.b物质的p-p σ键电子云轮廓图:
C.只有HCl分子,而不可能有H2Cl分子,这表明共价键有饱和性
D.d分子中形成的共价键为s-p σ键和p-p σ键
6.(2024江苏无锡期末)某有机物的结构简式为,该分子中σ键与π键的个数比为 ( )
A.19∶3 B.13∶3
C.17∶3 D.16∶3
答案与分层梯度式解析
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第1节 共价键模型
第1课时 共价键
基础过关练
1.D s轨道是球形对称的,s-s σ键没有方向性,A错误;原子形成共价键的数目不一定等于基态原子的价电子数,例如水中氧原子形成2个H—O键,但基态氧原子的价电子数是6,B错误;基态C可形成4个共价键,C错误;基态N最外层有5个电子,未成对电子数为3,则1个N最多只能与3个H结合形成NH3分子,是由共价键的饱和性决定的,D正确。
2.A 根据题图分析,知体系能量由高到低的顺序是①>⑤>②>③>④,A错误;由①到④,氢原子的核间距减小,两原子逐渐接近,它们的原子轨道会相互重叠,电子在核间出现的概率增大,B正确;体系能量⑤>④,由④到⑤,必须吸收外界的能量,C正确;两个氢原子的核间距从无穷远到0.074 nm的过程是成键过程,成键时释放能量,D正确。
3.D CCl4中只含有极性共价键,A不符合题意;CO2中只含有极性共价键,B不符合题意;NH4Cl中含有离子键和极性共价键,C不符合题意;C2H4中既含有极性共价键,又含有非极性共价键,D符合题意。
名师点睛 本题是教材P47第2题的变式题,教材原题主要考查的是单质和非金属氧化物中共价键类型的识别,变式题延续了这种考查方式,同时增加了考查物质的种类和难度。
4.D 丙烯与H2发生加成反应,丙烯中的碳碳双键断裂,H2中的H—H非极性键断裂,反应产物不能用键的极性解释,D符合题意。
5.B 某些分子中,化学键可能只有σ键,没有π键,如H2分子,但不可能只有π键而没有σ键,A错误;原子形成分子,原子轨道优先“头碰头”重叠形成σ键,可能形成π键,B正确;σ键呈轴对称,π键呈镜面对称,C错误;一般π键不稳定易断裂,则含有σ键和π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者,D错误。
名师点睛 σ键与π键的区别
(1)σ键能单独形成,而π键不能单独形成。
(2)在同一个分子中,σ键一般比π键键能大,但一个N2中σ键的键能比π键的总键能小。
6.C 根据电子排布式可知,A、B、C、D所表示的四种原子分别是S、N、Na、C,其中Na是活泼金属,在化学反应中易失去最外层的一个电子,能形成离子键,而π键是共价键的一种,S、N、C均能形成π键,故选C。
7.D σ键的电子云呈轴对称,π键的电子云呈镜面对称,π键不能绕键轴旋转,A错误;稀有气体分子是单原子分子,既不含σ键也不含π键,B错误;HCHO分子中σ键与π键的数目之比为3∶1,C错误;σ键的原子轨道采用“头碰头”方式重叠成键,π键的原子轨道采用“肩并肩”方式重叠成键,前者比后者重叠程度大,所以键中σ键强于π键,D正确。
能力提升练
1.D PCl3的结构式为,P—Cl键都是σ键。一个PCl5分子中有5个P—Cl σ键,这违背了传统价键理论饱和性原则,说明传统价键理论不能解释PCl5的结构,即传统价键理论存在缺陷,D项符合题意。
2.D
3.答案 (1)2NA 2NA (2)1∶2 (3)3 (4)HF>H2O>NH3>CH4
解析 (1)CO2的结构式是OCO,1个CO2分子中有2个碳氧双键,一个双键中有1个σ键和1个π键,则1 mol CO2中含有的σ键数目为2NA,π键数目为2NA。
(2)N2的结构式是,一个键中含1个σ键和 2个π键,已知CO、CN-与N2结构相似,则CO分子内σ键与π键个数之比为1∶2。
(3)产物中只有N2中含有π键;1个肼(N2H4)分子中含有4个N—H键,有4 mol N—H键断裂,则消耗1 mol N2H4,生成1.5 mol N2,形成的π键有3 mol。
(4)同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,原子吸引电子的能力增强,所以CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是HF>H2O>NH3>CH4。
4.B 白磷的结构为,1个磷原子平均形成1.5个P—P σ键,31 g P4中含1.5 mol P—P键,则σ键的数目为1.5NA,A错误;1 mol 中含6 mol σ键,数目为6NA,B正确;H2O2的结构式为H—O—O—H,不含π键,C错误;16 g S8()的物质的量为 mol,每个S8中含8个S—S键,则16 g S8中含S—S键数目为0.5NA,D错误。
方法点津 σ键与π键的判断方法:
5.B HCl分子中s-p σ键的电子云图为,A正确;为π键电子云轮廓图,B错误;Cl原子最外层有7个电子,H原子最外层有1个电子,各有一个未成对电子,因此只有HCl分子,而不可能有H2Cl分子,这表明共价键有饱和性,C正确;HClO的结构式为H—O—Cl,分子中含有H—O键和O—Cl键,分别属于s-p σ键和p-p σ键,D正确。
6.A 单键全是σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,该有机物的结构式为,该分子中含有σ键的数目为19,π键的数目为3,选A。
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